Bài 9: Vai trò của vi sinh vật trong xử lý ô nhiễm môi trường

I - VI SINH VẬT TRONG XỬ LÍ Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG

Ngày nay, sản xuất công nghiệp phát triển mạnh, nhiều ngành sản xuất công nghiệp có chất thải, nước thải chứa các kim loại nặng như As, Pb, Cd, Hg,... Nước thải, chất thải chưa qua quy trình xử lí nghiêm ngặt đã thải ra môi trường dẫn đến hiện tượng tích tụ các kim loại nặng trong đất, trong nước ở hàm lượng cao. Ngoài ra, chất thải từ sản xuất công nghiệp, chất thải sinh hoạt không được xử lí đúng cách hay dư lượng thuốc trừ sâu lớn trong sản xuất nông nghiệp cũng là nguyên nhân dẫn đến ô nhiễm kim loại nặng. Hàm lượng các kim loại nặng trong đất nằm trong một giới hạn nhất định, vượt qua giới hạn này, đất bị ô nhiễm kim loại nặng, gây ảnh hưởng đến sự tồn tại và phát triển của nhiều sinh vật.

Hầu hết các sinh vật sống trong môi trường bị ô nhiễm kim loại nặng sẽ bị chết hoặc tích tụ một lượng lớn kim loại nặng trong cơ thể dẫn đến bị bệnh, suy yếu. Tiếp đó, các sinh vật này lại là thức ăn cho các sinh vật khác, trong đó có con người. Như vậy, con người gián tiếp nhiễm kim loại nặng thông qua việc sử dụng động vật, thực vật nhiễm các kim loại nặng làm nguồn thức ăn. Đây là một trong những nguyên nhân gây nên bệnh ung thư ở người và một số bệnh khác.

Vậy, làm thế nào để giảm thiểu ô nhiễm kim loại nặng và xử lí môi trường khi đã bị ô nhiễm?

Có nhiều phương pháp khác nhau để loại bỏ hoặc giảm hàm lượng và độc tính của kim loại nặng trong môi trường, trong đó có phương pháp sử dụng vi sinh vật. Một số vi sinh vật nhu Bacillus cereus, Enterobacter cloacae, Sporosarcina soli, Thiobacillus ferrooxidans, Viridibacillus arenosi, Penicillium chrysogenum, Aspergillus niger, Rhizopus stolonifer, Klebsiella oxytoca,... có khả năng hấp thụ, lưu giữ, thay đổi trạng thái điện tích kim loại nặng. Để tồn tại trong môi trường có hàm lượng kim loại nặng cao, các vi sinh vật này đã chuyển ion kim loại nặng thành dạng không độc; liên kết các kim loại trong tế bào, kết tủa, tích tụ hoặc đóng gói các ion kim loại trong màng nhầy ở ngoài tế bào,....

Khả năng đặc biệt của các sinh vật này đã được con người nghiên cứu và ứng dụng vào việc làm sạch môi trường, xử lí ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường một cách nhanh chóng và hiệu quả.

II – VI SINH VẬT TRONG XỬ LÍ CHẤT THẢI HỮU CƠ

Chất thải hữu cơ có thành phần chính là các hợp chất hữu cơ, bao gồm: rác thải sinh hoạt; chất thải trong các quá trình chế biến sản phẩm từ trồng trọt, chăn nuôi; nước thải hữu cơ từ các quá trình sản xuất;... Chất thải hữu cơ khi không được xử lí đúng cách sẽ là nguyên nhân dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường, gây ảnh hưởng tiêu cực tới sức khoẻ và đời sống của con người.

Việt Nam là một trong những nước xuất khẩu gạo và các nông sản khác với sản lượng lớn cho thị trường thế giới. Quá trình sản xuất, chế biến lúa gạo và các loại nông sản khác như ngô, khoai, sắn, tôm, cá,... đều thải ra lượng chất thải rất lớn. Hiện tượng đốt rơm rạ sau thu hoạch lúa xảy ra rất phổ biến, gây ô nhiễm không khí do khói và bụi mịn.

Chất thải hữu cơ từ các làng nghề chế biến tinh bột, từ các nhà máy chế biến thuỷ sản thải ra môi trường mà không qua xử lí đúng cách vừa gây lãng phí, vừa gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng xấu tới sức khoẻ của con người.

Tình trạng ô nhiễm trên có thể được giải quyết bằng rất nhiều phương pháp khác nhau như chôn lấp; sử dụng vi sinh vật phân giải; thu gom và đóng gói thành nguyên liệu. Trong số các phương pháp trên, phương pháp chuyển hoá sinh học bằng vi sinh vật cho ra các sản phẩm đa dạng, hữu ích, hiệu quả và thân thiện với môi trường hơn cả. Sinh khối thực vật bao gồm các chất hữu cơ, trong đó, cellulose và pectin chiếm tỉ lệ lớn. Cả hai thành phần đều là các polysaccharide được cấu tạo từ đường đơn 5 carbon và 6 carbon. Các đường đơn này là nguyên liệu của quá trình chuyển hoá, cung cấp năng lượng cho vi sinh vật. Vi sinh vật có khả năng sinh ra các enzyme cellulase thuỷ phân liên kết giữa các đơn phân trong phân tử polysaccharide để giải phóng các đường đơn. Đây là nguyên liệu để tạo thành năng lượng và nguồn carbon phục vụ cho sự sinh trưởng và sinh sản của vi sinh vật thông qua quá trình hô hấp và lên men. Đồng thời sản phẩm của các quá trình chuyển hoá ở vi sinh vật có thể hữu ích cho con người.

Với những kiến thức về trao đổi chất ở vi sinh vật, chúng ta hoàn toàn có thể đề xuất giải pháp sử dụng vi sinh vật để xử lí chất thải hữu cơ thành các loại hàng hoá có giá trị, làm tăng tính hữu dụng của sản phẩm nông nghiệp.

Một số ứng dụng của vi sinh vật trong nông nghiệp như xử lí rơm rạ thành phân bón hữu cơ; xử lí rơm rạ, bã mía, mùn cưa, thân ngô, bông phế thải, thành cơ chất trồng các loại nấm; xử lí chất thải chăn nuôi, rác thải sinh hoạt hữu cơ, sinh khối thực vật thành khí sinh học (biogas) dùng trong đun nấu trực tiếp hoặc nén hoá lỏng thành nhiên liệu dự trữ hay dùng để sản xuất điện năng;...

Các ứng dụng phổ biến trên cho thấy vi sinh vật có vai trò vô cùng quan trọng trong xử lí các chất hữu cơ có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường.